KR20100039657A - 연속 오토포커스 자동 제어장치 및 자동 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동영상을 촬영하는 카메라모듈에 있어서 피사체의 특징에 따라 고정/가변윈도우가 자동 변환되고 촬상영역이 변동될 때 변동되는 초점값의 범위가 소정의 임계치 범위 내인지를 판단하여 고정/가변윈도우를 중심으로 연속 오토포커스를 수행할 수 있는 연속 오토포커스 자동 제어장치 및 자동 제어방법에 관한 것으로,

본 발명의 연속 오토포커스 자동 제어장치는 렌즈부와, 렌즈부를 광축방향으로 구동하는 렌즈구동부와, 이미지를 수신받아 영상신호를 출력하는 이미지센서와, 영상신호에 대하여 포커스값 및 피사체의 특징 파라미터를 검출하는 연산부와, 피사체에 대하여 일반/특정/추적모드를 자동으로 변환하여 설정하며 연산부로부터 검출된 특징 파라미터를 이용하여 각 모드에 따라 피사체에 고정/가변윈도우를 자동으로 설정하는 모드판단부와, 연산부에서 검출된 포커스값에 따라 연속 오토포커스를 실행하도록 렌즈구동부를 제어하는 렌즈제어부를 포함한다.

카메라, 오토포커스, 고정윈도우, 가변윈도우, 특징 파라미터, 스캔

Description

연속 오토포커스 자동 제어장치 및 자동 제어방법{Automatic controlling device of a continuous auto focus and Automatic controlling method of the same}

본 발명은 연속 오토포커스 자동 제어장치 및 자동 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 동영상을 촬영하는 카메라모듈에 있어서 피사체의 특징에 따라 고정/가변윈도우가 자동 변환되고 촬상영역이 변동될 때 변동되는 초점값의 범위가 소정의 임계치 범위 내인지를 판단하여 고정/가변윈도우를 중심으로 연속 오토포커스를 수행할 수 있는 연속 오토포커스 자동 제어장치 및 자동 제어방법에 관한 것이다.

최근 휴대전화 등의 모바일 기기에는 CCD 이미지 센서나 CMOS 이미지 센서 등의 촬상소자가 실장된 카메라모듈이 구비되고 있으며, 이와 같은 카메라모듈은 고 화소 및 고 기능화됨에 따라 일반 고 사양의 디지털 카메라와 유사한 정도의 성능을 갖추고 있다.

한편, 이와 같은 모바일 기기용 카메라모듈은 피사체의 특정 부위를 인식하 는 기능, 더 구체적으로는 사람(피사체)의 얼굴을 인식할 수 있는 얼굴인식 기능을 구비하고 있다.

또한, 하드웨어의 발전 및 HD/Full HD급의 지원기 가능함에 따라 모바일 기기에서도 동영상을 촬영하고자 하는 요구가 대두되는 추세이다. 동영상 촬영시 핵심 과제는 피사체에 대하여 실시간으로 연속적인 오토포커스가 이루어져야 하는 것이다.

현재 모바일 기기에 제공되는 카메라모듈은 관심대상인 피사체, 예를 들면 얼굴 위주의 동영상 촬영을 하는 경우, 관심 대상을 위주로 자동 연속 포커싱이 이루어지는 것이 아닌, 카메라를 중심으로 이동하여 촬영하며 원거리 포커싱만이 수행되고 있다.

따라서, 모바일 기기에서 동영상을 촬영하는 경우, 원거리/근거리에 관계없이 관심대상을 중심으로 실시간으로 자동 연속 오토포커싱이 이루어지며, 촬영 화면에 관심대상이 존재하지 않는 경우는 자동으로 판단하여 일반 환경에서 오토포커싱이 수행되는 연속 오토포커스 자동 제어장치 및 자동 제어방법이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 피사체가 되는 대상에 따라 고정/가변 윈도우를 자동 변환하고 동영상에서 자동으로 연속 오토포커스가 수행되도록 하는 연속 오토포커스 자동 제어장치 및 자동 제어방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 카메라모듈에 내장되어 외부 피사체의 이미지를 수신하기 위한 렌즈부; 피사체에 대하여 포커스를 맞추기 위하여 렌즈부를 광축방향으로 구동하여 기 위한 렌즈구동부; 상기 렌즈부를 통해 외부의 이미지를 수신받아 영상신호로 변환하여 출력하기 위한 이미지센서; 상기 영상신호에 대하여 포커스값 및 피사체의 특징 파라미터를 검출하는 연산부; 상기 피사체에 대하여 일반/특정/추적모드를 자동으로 변환하여 설정하며 상기 연산부로부터 검출된 특징 파라미터를 이용하여 상기 각 모드에 따라 상기 피사체에 고정/가변윈도우를 자동으로 설정하는 모드판단부; 및 상기 연산부에서 검출된 포커스값에 따라 연속 오토포커스를 실행하도록 상기 렌즈구동부를 제어하는 제어신호를 발생하기 위한 렌즈제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어장치를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 모드판단부는 상기 일반모드에서 고정윈도우를 설정하고 상기 특정모드 및 상기 추적모드에서 가변윈도우를 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추적모드에서 사용자에 의해 선택된 피사체에 가변윈도우가 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 특정모드에서 동영상의 각 프레임 내에서 특징 파라미터가 검출된 피사체에 대하여 가변윈도우가 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추적모드는 사용자에 의해 선택된 피사체에 가변윈도우를 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연산부는 상기 모드판단부에 의해 설정된 가변/고정윈도우를 중심으로 연속 오토포커스를 실행하되, 제1촬상영역에 대한 최적 렌즈위치에서의 제2촬상영역에 대한 포커스값과 상기 제1촬상영역에 대한 최적 포커스값의 차이인 변동값이 메모리부에 저장된 임계치의 범위에 해당하는지 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 (A) 피사체의 특징에 따라 고정/가변윈도우를 자동으로 설정하도록 일반/특정/추적모드가 선택되는 단계; (B) 상기 제1촬상영역에 대하여 상기 고정/가변윈도우를 중심으로 렌즈부를 이동시켜 제1간격으로 포커스값을 스캔하는 제1스캔단계; (C) 상기 제1스캔단계에서 스캔된 포커스값 중 최적 포커스값에서 상기 렌즈부의 위치를 포함하는 제2스캔구역을 설정하고 상기 제2스캔구역에서 상기 고정/가변윈도우를 중심으로 제2간격으로 포커스값을 스캔하는 제2스캔단계; (D) 상기 제2스캔단계에서 최적 포커스값을 갖는 최적 렌즈위치에 상기 렌즈부를 위치시키는 단계; (E) 촬상영역이 상기 제1촬상영역에서 제2촬상영역으로 이동된 후, 상기 최적 렌즈위치에서 상기 제2촬상영역에 대한 포커스값과 상기 제2스캔단계에서 의 최적 포커스값의 차이인 변동값이 임계치 범위 내에 해당하는지 판단하는 단계; (F) 상기 판단 단계에서 판단된 상기 변동값에 따라 상기 렌즈부를 이동시키는 제3스캔단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법을 제공할 수 있다.

여기서, 상기 (A) 단계는, 상기 일반모드에서 고정윈도우를 설정하고 상기 특정모드 및 상기 추적모드에서 가변윈도우를 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 특정모드는 가장 높은 우선순위를 가져 사용자에 의해 상기 일반모드 또는 추적모드가 설정되기 전까지 우선 실행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추적모드는 촬상영역의 여러 피사체 중 하나가 사용자에게 선택되면 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (A) 단계는, 상기 특정모드가 설정되었는지 여부를 판단하고 특정모드가 실행되는 동안 사용자에 의해 추적모드가 설정되었는지 여부를 판단하여, 특정모드가 실행되고 있으면 촬상되는 동영상의 매 프레임마다 피사체의 특징 파라미터를 검출하고, 프레임에서 특징 파라미터가 검출되면 특징 파라미터가 검출된 피사체는 특정대상으로 인식되고 이 특정대상에 가변윈도우가 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동영상의 프레임에서 특징 파라미터가 미검출되면 상기 특정모드에서 상기 일반모드로 자동 전환되고 고정윈도우가 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 특정모드 동안에 사용자에 의해 여러 피사체 중 하나가 선택되어 상기 추적모드가 설정되면 상기 선택된 피사체로부터 검출된 특징 파라미터와 메모 리부에 저장된 특징 파라미터들을 비교하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 선택된 피사체로부터 검출된 특징 파라미터와 유사한 파라미터가 상기 메모리부에 존재하는 경우 상기 선택된 피사체에 가변윈도우가 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 선택된 피사체로부터 검출된 특징 파라미터와 유사한 파라미터가 상기 메모리부에 비존재하는 경우 상기 추적모드에서 일반모드로 자동 전환되고 고정윈도우가 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (A) 단계는, 사용자에 의해 상기 일반모드가 설정된 경우, 상기 일반모드 동안에 사용자에 의해 추적모드가 설정되었는지 여부를 판단하여, 일반모드가 실행되고 있으면 고정윈도우를 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 일반모드 동안에 사용자에 의해 여러 피사체 중 하나가 선택되어 상기 추적모드가 설정되면 상기 선택된 피사체로부터 검출된 특징 파라미터와 메모리부에 저장된 특징 파라미터들을 비교하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 선택된 피사체로부터 검출된 특징 파라미터와 유사한 파라미터가 상기 메모리부에 존재하는 경우 상기 선택된 피사체에 가변윈도우가 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 선택된 피사체로부터 검출된 특징 파라미터와 유사한 파라미터가 상기 메모리부에 비존재하는 경우 상기 추적모드에서 일반모드로 자동 전환되고 고정윈도우가 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2스캔구역은, 상기 제1스캔단계에서 스캔된 포커스값 중 최적 포커스값에 대해 기설정된 범위 내의 포커스값을 갖는 렌즈위치 사이인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2간격은, 상기 제1간격보다 조밀한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3스캔단계는, 상기 변동값이 상기 임계치 범위 내이면 상기 제2촬상영역에 대해 상기 (C)단계를 진행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3스캔단계에서 상기 변동값이 상기 임계치 범위를 벗어나면, 상기 렌즈부가 이동하는 방향을 설정한 후, 상기 특정모드에서 상기 일반모드로 전환되었는지를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 특정모드에서 일반모드로 전환되었다면 상기 (A)단계를 진행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 특정모드에서 일반모드로 비전환되었다면 상기 제2촬상영역에 대해 상기 (B)단계를 진행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 모바일 기기를 사용하여 피사체를 촬영하는 경우, 피사체의 특징에 따라 고정/가변윈도우가 실시간으로 자동 전환될 수 있고 이러한 고정/가변윈도우를 중심으로 연속 오토포커싱이 이루어질 수 있어 동영상 촬영시 관심대상에 대한 오토포커싱 시간의 감소 및 높은 해상도를 제공할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속 오토포커스 자동 제어장치 및 자동 제어방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속 오토포커스 자동 제어장치(100)는 렌즈부(110)와, 렌즈구동부(120), 이미지센서(130), 연산부(140), 렌즈제어부(150) 및 모드판단부(160)를 포함한다.

렌즈부(110)는 카메라모듈에 내장되어 외부 피사체의 이미지를 수신하기 위한 것으로, 외부의 이미지를 카메라모듈 내부의 이미지센서(130)로 전달하도록 다수개의 렌즈군들로 이루어진다. 또한, 렌즈부(110)는 디스플레이부(170)에 표시되는 이미지의 해상도를 높이기 위하여 렌즈구동부(120)에 의해 광축방향으로 선형 구동하면서 피사체를 중심으로 포커싱 동작을 수행한다.

렌즈구동부(120)는 렌즈부(110)를 광축방향으로 구동하기 위한 것으로, 통상의 압전소자(Piezo) 또는 보이스코일(VCM)이 사용될 수 있다. 여기서 렌즈구동부(120)는 렌즈부(110)를 근거리 또는 원거리로 이동함으로써 렌즈부(110)의 오토포커싱을 수행하여, 이때 렌즈구동부(120)는 일정한 임계값에 따라 실시간으로 연속 오토포커스가 가능할 정도의 속도를 갖는 것이 바람직하다.

이미지센서(130)는 렌즈부(110)를 통해 외부의 이미지를 수신받아 영상 신호 로 변환하여 출력하며, 이러한 영상 신호는 연산부(140)로 전달되어 처리된다. 여기서 이미지센서(130)로는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서가 사용될 수 있다.

연산부(140)는 이미지센서(130)에서 출력된 영상 신호에 대하여 AE(Auto Exposure) 및 AWB(Auto White Balance) 등의 신호처리를 수행하고 이를 메모리부(180)에 저장한다. 또한 연산부(140)는 메모리부(180)에 저장된 피사체의 특정 파라미터 또는 특징점 데이터를 이용하여 특정 대상의 피사체를 찾는 루프를 포함한다. 또한 연산부(140)는 제1촬상영역에 대한 최적 렌즈위치에서의 제2촬상영역에 대한 포커스값과 제1촬상영역에 대한 최적 포커스값의 차이인 변동값이 메모리부(180)에 저장된 임계치의 범위에 해당하는지를 판단할 수 있다. 이와 같은 특정 대상의 피사체를 찾는 루프 및 오토포커스 방식은 아래에서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

렌즈제어부(150)는 피사체에 대한 오토포커싱을 위하여 렌즈부(110)를 근거리 또는 원거리로 이동시키도록 렌즈구동부(120)에 제어신호를 송신하기 위한 것으로, 연산부(140)에서 생성되어 메모리부(180)에 저장된 오토포커스 데이터인 포커스값(FV)을 이용하여 렌즈부(110)가 피사체에 포커싱 되어 있는지 판단하고 렌즈구동부(120)에 제어신호를 송신한다.

모드판단부(160)는 피사체의 특징에 따라 일반모드, 특정모드 및 추적모드를 자동으로 변환하여 설정하며 각 모드에 따라 고정윈도우 또는 가변윈도우를 사용하여 피사체에 대한 연속 오토포커스를 실행한다. 여기서, 일반모드에서는 고정윈도우가 설정되고, 특정모드 및 추적모드에서는 피사체를 따라 이동하는 가변윈도우가 설정된다.

여기서, 피사체는 특정대상과 일반환경대상으로 구분될 수 있다.

특정대상은 사람의 얼굴, 동물 또는 움직이는 대상 및 사용자에 의해 선택된 대상으로 구분되고 이와 같은 특정대상은 가변윈도우를 사용하여 연속 오토포커싱된다. 일반환경대상은 얼굴, 동물 또는 자연배경 등으로 구분되고 이와 같은 일반환경대상은 고정윈도우를 사용하여 연속 오토포커싱된다.

이와 같은 특정대상 및 일반환경대상은 모드판단부(160)에 의해 선택된 모드에 의해 구분될 수 있다. 즉, 사람의 얼굴, 동물, 움직이는 대상 등은 일반모드에서는 고정윈도우에 의해 오토포커싱되는 일반환경대상이 되나, 특정모드 또는 추적모드에서는 가변윈도우에 의해 오토포커싱되는 특정대상이 된다.

일반모드는 일반적인 스틸 카메라에 적용되는 것으로 고정윈도우를 사용하여 피사체에 대한 오토포커싱을 수행하며, 이때 일반모드는 특정모드보다 낮은 우선순위를 가져 사용자에 의해 일반모드가 선택되기 전까지는 특정모드가 실행된다.

특정모드는 주로 동영상을 촬영하기 위한 것으로 가변윈도우를 사용하여 피사체에 대한 오토포커싱을 수행하며, 이때 특정모드는 일반모드보다 높은 우선순위를 가져 사용자에 의해 일반모드 또는 추적모드가 선택되기 전까지 실행된다. 또한 특정모드에서는 특정대상의 특징 파라미터를 산출하여 메모리부(180)에 저장하며, 특징 파라미터를 산출하는 방식은 피사체의 에지 또는 색상을 이용하는 방식 등이 사용될 수 있다.

추적모드는 디스플레이부(170)에 표시되는 일반환경대상 중 하나가 사용자에 의해 선택되는 경우 실행되는 것으로 사용자에 의해 선택된 피사체에 해당하는 특징 파라미터가 메모리부(180)에 저장되어 있는 경우 선택된 피사체에는 가변윈도우가 설정되고, 특징 파라미터가 메모리부(180)에 저장되어 있지 않은 경우 피사체에는 고정윈도우가 설정된다.

도 2는 도 1에 도시한 연속 오토포커스의 자동 제어장치를 사용한 연속 오토포커스의 자동 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

본 발명의 연속 오토포커스 자동 제어방법은 오토포커스 초기화 단계(S110), 피사체에 대하여 고정/가변윈도우를 설정하도록 일반/특정/추적모드가 선택되는 단계(S120), 제1촬상영역에 대한 제1스캔단계(S130), 제2스캔단계(S140), 렌즈를 최적 렌즈위치로 이동시키는 단계(S150), 촬상영역이 제2촬상영역으로 변동된 후 변 동된 변동값이 임계치 범위 내인지를 판단하는 단계(S170), 변동값에 따라 렌즈를 이동시키는 제3스캔단계(S160) 및 특정모드에서 일반모드로 전환되었는지 판단하는 단계(S190)를 포함한다.

오토포커스 초기화 단계(S110)에서는 포커스값을 검출하는 구간 확인을 위해 렌즈부(110)가 이동될 수 있는 전체 구간을 스캔한다. 이때 포커스값을 검출하는 구간을 지정하고, 1차스캔구간과 2차스캔구간의 스텝을 결정하여 지정한다. 이후 렌즈제어부(150)는 렌즈부(110)를 초기위치 또는 기준위치로 이동시킨다.

모드선택단계(S120)는 피사체의 특징에 따라 일반모드, 특정모드 및 추적모드를 자동으로 변환하여 설정하며 각 모드에 따라 고정윈도우 또는 가변윈도우를 설정하는 단계로, 모드선택단계(S120)는 도 3의 흐름도를 참조로 설명하기로 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 모드선택단계(S120)에서 일반모드, 특정모드 및 추적모드가 판단되며 각 모드에 따라 고정/가변윈도우가 설정된다.

우선, 특정모드가 설정되었는지 여부를 판단한다(S210). 즉, 특정모드는 일반모드보다 높은 우선순위를 가지며 사용자에 의해 강제로 일반모드 또는 추적모드가 선택되기 전까지는 특정모드가 실행된다.

다음, 특정모드가 실행되는 동안, 사용자에 의해 추적모드가 설정되었는지 여부를 판단(S220)하고 특정모드가 실행되고 있으면 촬상되는 동영상의 매 프레임마다 피사체의 특징 파라미터를 검출한다(S230).

프레임에서 특징 파라미터가 검출되면 특징 파라미터가 검출된 피사체는 특정대상으로 인식되고 이 특정대상에 가변윈도우가 설정(S240)되고 또한 검출된 특징 파라미터는 메모리부(180)에 저장된다. 이때 프레임에서 특징 파라미터가 검출되지 않으면, 프레임에 특정대상이 존재하지 않는 것으로 인식되어 고정윈도우가 설정되고 일반모드로 자동으로 변환된다(S250).

한편, 특정모드가 실행되고 있는 상태에서 사용자에 의해 추적모드가 설정되면, 즉 디스플레이부(170)에 표시되는 다양한 피사체들 중 하나가 사용자에 의해 선택되면 선택된 피사체의 특징 파라미터와 메모리부(180)에 저장되어 있는 특정대상 들의 특징 파라미터를 비교한다(S260). 이들 파라미터가 서로 유사하면 사용자에 의해 선택된 피사체에 가변윈도우가 설정되고(S240), 파라미터가 유사하지 않으면 고정윈도우가 설정되고 일반모드로 자동으로 변환된다(S250).

사용자에 의해 일반모드가 강제로 설정(S270)되면 고정윈도우가 설정되고 이 고정윈도우를 중심으로 연속 오토포터싱이 이루어진다(S250). 한편, 일반모드가 실행되고 있는 상태에서 사용자에 의해 추적모드가 설정되면, 즉 디스플레이부(170)에 표시되는 다양한 피사체들 중 하나가 사용자에 의해 선택되면 선택된 피사체의 특징 파라미터와 메모리부(180)에 저장되어 있는 특정대상 들의 특징 파라미터를 비교한다(S280). 이들 파라미터가 서로 유사하면 사용자에 의해 선택된 피사체에 가변윈도우가 설정되고(S240), 파라미터가 유사하지 않으면 고정윈도우가 설정되고 일반모드로 자동으로 변환된다(S250).

상기와 같은 과정을 통하여 연속 오토포커스를 위한 고정/가변윈도우가 설정되며, 선택된 윈도우에서 렌즈부의 위치제어를 위하여 렌즈위치 및 이 위치에서의 포커스값을 검출하고 메모리부(180)에 저장한다(S290,S300). 이때 검출된 포커스값은 제1스캔단계(S130)에서 1차스캔에 사용하게 된다.

제1스캔단계(S130)는 제1촬상영역에 대해, 광축을 따라 렌즈부(110)를 이동시켜 기설정된 제1간격으로 포커스값을 스캔한다.

렌즈부(110)는 전체 이동범위가 정해져 있으며, 이동축을 따라 이동될 수 있다. 렌즈부(110)를 이동시키기 위한 렌즈구동부(120)가 구비되며, 렌즈구동부(120)는 오토 포커싱 알고리즘에서 발생되는 구동신호에 의해 작동될 수 있다.

제1스캔단계(S130)에서는, 렌즈부(110)의 전체 이동범위를 제1간격으로 등분하고 렌즈부(110)를 매크로(macro)에서 무한대(infinity)까지 이동시키면서 제1촬상영역에 대해서 등분된 위치에서의 이미지에 대한 포커스값을 측정할 수 있다.

제2스캔단계(S140)는, 제1스캔단계(S130)에서 스캔된 포커스값 중 최적 포커스값에서의 렌즈위치를 포함하는 제2스캔구역에서, 기설정된 제2간격으로 포커스값을 스캔할 수 있다. 최적 포커스값은 스캔된 포커스값 중 최대치일 수 있다.

상기 제2스캔구역은, 제1스캔단계(S130)에서 스캔된 포커스값 중 최적 포커 스값에 대해 기설정된 범위 내의 포커스값을 갖는 렌즈 위치 사이일 수 있다. 제2스캔 구역을 정하기 위한 포커스값의 범위는 실험에 의해 적정치로 정해질 수 있다. 여기서 제2스캔구역의 상한 및 하한에 해당하는 렌즈부(110)의 위치에서의 포커스값은 동일할 수 있다.

본 실시형태에서는 제2스캔구역을 제2간격으로 등분하고 제2스캔구역에서 렌즈를 이동시키면서 등분된 위치에서의 이미지에 대한 포커스값을 측정할 수 있다. 여기서 제2간격은 제1스캔단계(S130)에서의 제1간격보다 조밀하게 형성될 수 있다.

렌즈부(110)를 최적 렌즈위치로 이동시키는 단계(S150)에서는, 제2스캔단계에서 최적 포커스값을 갖는 최적 렌즈위치에 렌즈부(110)를 위치시킬 수 있다.

제2스캔단계(S140)에서의 최적 포커스값은 스캔된 포커스값 중 최대치일 수 있다. 최적 렌즈위치에 렌즈부(110)가 위치하면, 제1촬상영역에 대해 최적의 포커싱이 완료된 것일 수 있다.

변동값이 기설정된 임계치 범위내에 해당하는지 판단하는 단계(S170)에서는, 촬상영역이 제1촬상영역에서 제2촬상영역으로 변동된 후, 제2스캔 단계에서 최적 렌즈 위치에서의 제2촬상영역에 대한 포커스값과 제2스캔단계에서의 최적 포커스값의 차이인 변동값이 기설정된 임계치 범위내에 해당하는지 판단할 수 있다. 임계치는 실험에 의해 정해질 수 있다. 임계치는 제1촬상영역에 대한 제2스캔 범위를 변경하지 않더라고 제2촬상영역에 대한 최적 포커스값이 제2스캔범위 내에 위치할 수 있는 범위가 될 수 있다.

촬상영역이 제1촬상영역에서 제2촬상영역으로 변동되면, 제1촬상영역에 대해 최적의 포커싱 위치인 최적 렌즈위치에서 제2촬상영역에 대한 포커스값은 제1촬상영역에 대한 최적 포커스값과 달라지게 된다.

본 단계에서는, 제1촬상영역에 대해 최적의 포커스값을 나타내는 최적 렌즈 위치에서 제2촬상영역에 대한 포커스값과, 최적 포커스값의 차이를 변동값으로 정의할 수 있다. 본 단계에서는, 변동값이 기설정된 임계치 범위 내에 해당하는지 판단할 수 있다. 즉, 제2스캔단계에서 측정된 최적 렌즈 위치에서의 제2촬상영역에 대한 포커스값에서 최적 포커스값을 뺀 값에 대한 절대값이 기설정된 임계치보다 작은지를 판단하는 단계이다.

제3스캔단계(S160)에서는, 판단 단계(S170)에서 판단된 변동값에 따라 렌즈를 이동시킬 수 있다.

판단 단계(S170)에서, 변경값이 임계치 범위 내에 해당하는 경우에, 제3스캔단계(S160)는 제2스캔단계(S140)로 진행될 수 있다. 본 단계에서는, 제1촬상영역에 대한 스캔 과정시 정해진 제2스캔구간에서 렌즈부(110)를 이동시켜 제2촬상영역에 대한 포커스값을 스캔할 수 있다. 이러한 제2스캔 과정을 통하여 정해지는 최적 렌즈위치로 렌즈부(110)를 이동시킬 수 있다.

판단 단계(S170)에서, 변경값이 임계치 범위를 벗어나는 경우에는 제3스캔단계(S160)는 제1스캔단계(S130)로 진행될 수 있다. 즉, 렌즈를 매크로(macro)에서 무한대(infinity)까지 이동시키면서 제2촬상영역에 대한 포커스값을 스캔할 수 있다. 이러한 제1스캔단계(S130)가 진행된 후에는 제2스캔단계(S140)가 진행될 수 있고, 제2스캔단계(S140)를 통해 정해지는 최적 렌즈위치로 렌즈부(110)를 이동시킬 수 있다.

본 실시형태의 경우, 제1스캔단계(S130)를 진행하기 전에 스캔 방향을 판단하는 단계(S180)가 더 포함될 수 있다. 즉, 제2촬상영역에 대해서 현재 렌즈부(110)의 위치에서 어느 방향으로 렌즈를 이동시켜서 제1스캔단계(S130)를 진행할지를 결정할 수 있다.

이처럼, 제1촬상영역과 제2촬상영역의 차이가 크지 않다면, 제1스캔단계(S130)를 진행하지 않고 바로 제2스캔단계(S140)를 진행함으로써 스캔에 필요한 시간을 줄일 수 있으며, 더불어 스캔을 위해 렌즈부(110)를 이동시키는 전력을 감소시킬 수 있다.

한편, 스캔 방향을 판단하는 단계(S180) 이후에, 특정모드에서 일반모드로 전환되었는지 판단하는 단계(S190)를 더 포함할 수 있다. 즉 사용자에 의해 일반모드가 강제로 설정되어 모드가 전환되었다면, 모드선택단계(S120)를 다시 실행함으로써 디스플레이부(170)에 표시되는 다양한 피사체들 중 하나를 사용자가 임의로 선택함으로써 추적모드를 실행할 수 있도록 한다. 만약, 특정모드에서 일반모드로 전환되지 않았다면, 제1스캔단계(S130)로 진행함으로써 현재 설정된 고정/가변윈도우를 중심으로 연속 오토포커싱을 수행한다.

보다 구체적으로는, 특정모드가 그대로 유지되면서 오토포커싱이 이루어지고 있는 경우 특정대상에 설정된 가변윈도우를 중심으로 제1스캔단계(S130)가 수행되고, 특정모드에서 추적모드로 전환되어 오토포커싱이 이루어지고 있는 경우 사용자에 의해 선택된 특정대상에 설정된 가변윈도우를 중심으로 제1스캔단계(S130)가 수행되며, 일반모드에서 추적모드로 전환되어 오토포커싱이 이루어지고 있는 경우 사용자에 의해 선택된 특정대상에 설정된 가변윈도우를 중심으로 제1스캔단계(S130)가 수행된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 연속 오토포커스 자동 제어장치 및 자동 제어방법에 따르면, 모바일 기기를 사용하여 피사체를 촬영하는 경우, 피사체의 특징에 따라 고정/가변윈도우가 실시간으로 자동 전환될 수 있고 이러한 고정/가변윈도우를 중심으로 연속 오토포커싱이 이루어질 수 있어 동영상 촬영시 관심대상에 대한 오토포커싱 시간의 감소 및 높은 해상도를 제공할 수 있다.

상기와 같은 연속 오토포커스 자동 제어장치 및 자동 제어방법을 사용하여 동영상을 촬영하고 피사체에 대하여 연속 오토포커싱이 수행되는 과정을 아래에서 설명한다.

사람의 얼굴을 대상으로 하여 동영상 촬영하는 경우, 사용자가 동영상을 촬영하기 위하여 모바일 기기를 구동하면 오토포커스 초기화단계(S110) 및 모드선택단계(S120)가 순차적으로 수행된다.

모드선택단계(S120)에서, 우선순위가 가장 높은 특정모드가 자동으로 설정되므로 단계(S210,S220)가 순차적으로 진행되고 동영상의 매 프레임에서 특징 파라미터를 검출한다. 이때 사람의 얼굴을 대상으로 하고 있기 때문에, 도 4에 도시한 바와 같이 얼굴의 에지정보, 즉 눈, 코, 입과 같은 특징들의 파라미터가 검출되고 메모리부(180)에 저장된다(S230). 이처럼 특정모드에서 인식될 수 있는 얼굴은 특정대상으로 인식되며, 이 얼굴에는 가변윈도우가 설정된다(S240).

이후 가변윈도우를 중심으로 연속 오토포커싱을 위한 단계(S130,140,150)가 순차적으로 수행되고, 만약 가변윈도우가 설정된 얼굴이 움직이는 경우, 단계(S170,S160)에 의해 얼굴의 움직인 정도에 맞게 오토포커싱을 위한 렌즈부(110)의 스캔 동작이 수행된다. 즉, 얼굴의 움짐임이 적어 변동값이 임계치보다 작으면 제2스캔단계(S140)가 수행되어 얼굴에 대한 오토포커싱이 수행된다. 반면, 얼굴의 움직임이 커 변동값이 임계치보다 크면 렌즈부(110)의 스캔방향을 판단(S180)하고 특정모드에서 일반모드로 전환되었는지 여부를 판단(S190)하여 모드선택단계(S120)나 제1스캔단계(S130) 중 하나를 수행하게 된다.

상기한 바와 같이, 동영상의 촬영시 피사체의 특징에 따라 고정/가변윈도우가 자동으로 설정되고 피사체의 움직인 정도를 판단하여 스캔 시간을 변경할 수 있 어 피사체에 대한 포커싱 작업이 실시간에 이루어질 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 연속 오토포커스 자동 제어장치 및 자동 제어방법에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.

도 1은 본 발명에 따른 연속 오토포커스 자동 제어장치의 개략도;

도 2는 본 발명에 따른 연속 오토포커스 자동 제어방법의 개략적인 흐름도;

도 3은 도 2의 모드선택단계를 구체화한 흐름도; 및

도 4는 얼굴의 특징 파라미터를 나타내는 개략도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 연속 오토포커스 자동 제어장치 110 : 렌즈부

120 : 렌즈구동부 130 : 이미지센서

140 : 연산부 150 : 렌즈제어부

160 : 모드판단부 170 : 디스플레이부

180 : 메모리부

Claims (25)

1. 카메라모듈에 내장되어 외부 피사체의 이미지를 수신하기 위한 렌즈부;

   피사체에 대하여 포커스를 맞추기 위하여 상기 렌즈부를 광축방향으로 구동하기 위한 렌즈구동부;

   상기 렌즈부를 통해 외부의 이미지를 수신받아 영상신호로 변환하여 출력하기 위한 이미지센서;

   상기 영상신호에 대하여 포커스값 및 피사체의 특징 파라미터를 검출하는 연산부;

   상기 피사체에 대하여 일반/특정/추적모드를 자동으로 변환하여 설정하며 상기 연산부로부터 검출된 특징 파라미터를 이용하여 상기 각 모드에 따라 상기 피사체에 고정/가변윈도우를 자동으로 설정하는 모드판단부; 및

   상기 연산부에서 검출된 포커스값에 따라 연속 오토포커스를 실행하도록 상기 렌즈구동부를 제어하는 제어신호를 발생하기 위한 렌즈제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 모드판단부는 상기 일반모드에서 고정윈도우를 설정하고 상기 특정모드 및 상기 추적모드에서 가변윈도우를 설정하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 추적모드에서 사용자에 의해 선택된 피사체에 가변윈도우가 설정되는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 특정모드에서 동영상의 각 프레임 내에서 특징 파라미터가 검출된 피사체에 대하여 가변윈도우가 설정되는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어장치.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 추적모드는 사용자에 의해 선택된 피사체에 가변윈도우를 설정하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어장치.
6. 청구항 3에 있어서,

   상기 연산부는 상기 모드판단부에 의해 설정된 가변/고정윈도우를 중심으로 연속 오토포커스를 실행하되, 제1촬상영역에 대한 최적 렌즈위치에서의 제2촬상영역에 대한 포커스값과 상기 제1촬상영역에 대한 최적 포커스값의 차이인 변동값이 메모리부에 저장된 임계치의 범위에 해당하는지 판단하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어장치.
7. (A) 피사체의 특징에 따라 고정/가변윈도우를 자동으로 설정하도록 일반/특정/추적모드가 선택되는 단계;

   (B) 상기 제1촬상영역에 대하여 상기 고정/가변윈도우를 중심으로 렌즈부를 이동시켜 제1간격으로 포커스값을 스캔하는 제1스캔단계;

   (C) 상기 제1스캔단계에서 스캔된 포커스값 중 최적 포커스값에서 상기 렌즈부의 위치를 포함하는 제2스캔구역을 설정하고 상기 제2스캔구역에서 상기 고정/가변윈도우를 중심으로 제2간격으로 포커스값을 스캔하는 제2스캔단계;

   (D) 상기 제2스캔단계에서 최적 포커스값을 갖는 최적 렌즈위치에 상기 렌즈부를 위치시키는 단계;

   (E) 촬상영역이 상기 제1촬상영역에서 제2촬상영역으로 이동된 후, 상기 최적 렌즈위치에서 상기 제2촬상영역에 대한 포커스값과 상기 제2스캔단계에서의 최적 포커스값의 차이인 변동값이 임계치 범위 내에 해당하는지 판단하는 단계;

   (F) 상기 판단 단계에서 판단된 상기 변동값에 따라 상기 렌즈부를 이동시키 는 제3스캔단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 (A) 단계는,

   상기 일반모드에서 고정윈도우를 설정하고 상기 특정모드 및 상기 추적모드에서 가변윈도우를 설정하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
9. 청구항 7 또는 8에 있어서,

   상기 특정모드는 가장 높은 우선순위를 가져 사용자에 의해 상기 일반모드 또는 추적모드가 설정되기 전까지 우선 실행되는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 추적모드는 촬상영역의 여러 피사체 중 하나가 사용자에게 선택되면 설정되는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
11. 청구항 9에 있어서,

    상기 (A) 단계는,

    상기 특정모드가 설정되었는지 여부를 판단하고 특정모드가 실행되는 동안 사용자에 의해 추적모드가 설정되었는지 여부를 판단하여, 특정모드가 실행되고 있으면 촬상되는 동영상의 매 프레임마다 피사체의 특징 파라미터를 검출하고, 프레임에서 특징 파라미터가 검출되면 특징 파라미터가 검출된 피사체는 특정대상으로 인식되고 이 특정대상에 가변윈도우가 설정되는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
12. 청구항 11에 있어서,

    상기 동영상의 프레임에서 특징 파라미터가 미검출되면 상기 특정모드에서 상기 일반모드로 자동 전환되고 고정윈도우가 설정되는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
13. 청구항 11에 있어서,

    상기 특정모드 동안에 사용자에 의해 여러 피사체 중 하나가 선택되어 상기 추적모드가 설정되면 상기 선택된 피사체로부터 검출된 특징 파라미터와 메모리부에 저장된 특징 파라미터들을 비교하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
14. 청구항 13에 있어서,

    상기 선택된 피사체로부터 검출된 특징 파라미터와 유사한 파라미터가 상기 메모리부에 존재하는 경우 상기 선택된 피사체에 가변윈도우가 설정되는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
15. 청구항 13에 있어서,

    상기 선택된 피사체로부터 검출된 특징 파라미터와 유사한 파라미터가 상기 메모리부에 비존재하는 경우 상기 추적모드에서 일반모드로 자동 전환되고 고정윈도우가 설정되는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
16. 청구항 9에 있어서,

    상기 (A) 단계는,

    사용자에 의해 상기 일반모드가 설정된 경우, 상기 일반모드 동안에 사용자에 의해 추적모드가 설정되었는지 여부를 판단하여, 일반모드가 실행되고 있으면 고정윈도우를 설정하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
17. 청구항 16에 있어서,

    상기 일반모드 동안에 사용자에 의해 여러 피사체 중 하나가 선택되어 상기 추적모드가 설정되면 상기 선택된 피사체로부터 검출된 특징 파라미터와 메모리부에 저장된 특징 파라미터들을 비교하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
18. 청구항 17에 있어서,

    상기 선택된 피사체로부터 검출된 특징 파라미터와 유사한 파라미터가 상기 메모리부에 존재하는 경우 상기 선택된 피사체에 가변윈도우가 설정되는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
19. 청구항 17에 있어서,

    상기 선택된 피사체로부터 검출된 특징 파라미터와 유사한 파라미터가 상기 메모리부에 비존재하는 경우 상기 추적모드에서 일반모드로 자동 전환되고 고정윈도우가 설정되는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
20. 청구항 9에 있어서,

    상기 제2스캔구역은, 상기 제1스캔단계에서 스캔된 포커스값 중 최적 포커스값에 대해 기설정된 범위 내의 포커스값을 갖는 렌즈위치 사이인 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
21. 청구항 9에 있어서,

    상기 제2간격은, 상기 제1간격보다 조밀한 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
22. 청구항 9에 있어서,

    상기 제3스캔단계는, 상기 변동값이 상기 임계치 범위 내이면 상기 제2촬상영역에 대해 상기 (C)단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
23. 청구항 9에 있어서,

    상기 제3스캔단계에서 상기 변동값이 상기 임계치 범위를 벗어나면, 상기 렌 즈부가 이동하는 방향을 설정한 후, 상기 특정모드에서 상기 일반모드로 전환되었는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
24. 청구항 23에 있어서,

    상기 특정모드에서 일반모드로 전환되었다면 상기 (A)단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.
25. 청구항 23에 있어서,

    상기 특정모드에서 일반모드로 비전환되었다면 상기 제2촬상영역에 대해 상기 (B)단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 연속 오토포커스 자동 제어방법.

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